EP1148544A1 - Method for thinning a substrate - Google Patents
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- EP1148544A1 EP1148544A1 EP00108571A EP00108571A EP1148544A1 EP 1148544 A1 EP1148544 A1 EP 1148544A1 EP 00108571 A EP00108571 A EP 00108571A EP 00108571 A EP00108571 A EP 00108571A EP 1148544 A1 EP1148544 A1 EP 1148544A1
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- H01L21/30604—Chemical etching
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Definitions
- the present invention relates to a method for thinning of a semiconductor substrate.
- the first wafer serves as a carrier
- the second wafer is thinned using the following method and arranged on the first wafer.
- the second wafer which is the side with the electrical circuits, is first provided with an adhesive layer and connected to an assembly carrier.
- the back of the second wafer is then thinned, usually using up to three processes sequentially.
- a grinding process is usually used first, followed by a chemical etching process and a chemical mechanical polishing (CMP).
- CMP chemical mechanical polishing
- the three mentioned thinning processes include due to their different ways of working each different Disadvantages, so the best result by a combination the known method is achieved. Grinding is that fastest procedure and is therefore used as the first step to remove most of the semiconductor layer. However, the substrate surface is damaged by grinding that in a subsequent chemical Etching step are removed. The chemical etching step has however, the disadvantage that the etched surface is not is planar, but a ripple in the range of +/- 3% of the has layer thickness removed by the etching step. Out for this reason, in a third step, a chemical mechanical Polishing performed CMP, reducing the ripple the surface is polished. The CMP step is slow and expensive and is therefore only used for post-treatment of the Surface used.
- the grinding abrasion arises through the Adjustment of the system plane-parallel to the mounting bracket, to which the second substrate wafer is attached.
- a not parallel to the mounting bracket attached wafer is ground at an angle.
- the adhesive joint has a different Layer thickness as e.g. with a wedge shape is formed, the substrate is not plane-parallel to aligned with the mounting bracket.
- the substrate wafer is therefore not plane-parallel sanded its surface on which the electrical Circuits are arranged. For example, this problem can occur can be solved by making the adhesive joint very thin becomes.
- SOI wafers silicon on insulator
- a doped layer according to the invention is advantageously in the substrate as an etch stop self-aligned process step used to thin the substrate.
- the etching of the back of the wafer stops in this case self-aligned on the doped layer, so that even at oblique grinding of the back of the wafer a plane parallel Alignment from the front with the circuits to the Back of the thinned wafer is reached. It is e.g. out "Q.Y.
- the substrate also all other known semiconductor substrates such as gallium arsenide, Gallium-aluminum-arsenide, indium-phosphide, aluminum-antimonide, Gallium nitride, gallium phosphite etc. are suitable.
- the first doped layer epitaxially on the front of the Substrate is grown.
- the growing up of an epitaxial Doping layer has the advantage that it has a very good single crystallinity guaranteed with low defect density of the substrate becomes.
- CMOS complementary metal oxide semiconductor
- the first doped layer formed by implantation of dopant in the substrate becomes.
- the implantation of dopant enables formation a buried doped layer even without epitaxial Grow up.
- a further process step provides that a second doped Layer between the front of the substrate and the first doped layer is formed, the second doped Layer is doped with a second type of dopant, that of the first dopant type of the first doped layer is opposite. Since the first doped layer at one diffused thermally driven diffusion step and thus dopant from the doped layer in the overlying diffuses another layer, the properties the shift changed. This is endowed by the second Compensated layer that has a counter-doping. To becomes the second doped layer with a dopant concentration formed which is less than the dopant concentration the first doping layer and between the front of the substrate and the first doped layer is. This arrangement makes the doping of the diffused out first doped layer by doping the second doping layer compensated.
- a further process step provides that the second doped Layer as a counter doping for the first doped Layer is formed. Due to the counter-doping, the doped layer in the counter-doping area as neutral endowed.
- a process step provides that a mask is formed on the front of the substrate and as Implantation mask used for the formation of the doped layer is formed so that the doped layer is structured becomes.
- the structured doped layer has the advantage that it is only used in the doped areas Etching stop mask acts, so that with the back etching process Structuring can be carried out using the doped Leaves areas and etches away the undoped areas.
- the back of the substrate is etched is, the structured doped layer as an etching mask is used and thereby arranged on the substrate Chips are separated from each other.
- a subsequent sawing process is saved in which the individual chips are sawn from the wafer composite be detached.
- the back of the substrate is etched is, the structured doped layer as an etching mask is used and thereby removes the edge of the substrate becomes. Since the thinned wafer is usually on a Carrier wafer arranged and electrically connected to this the edge of the thinned and placed on the carrier wafer bonded wafer is an exposed, sensitive area. By removing this edge, the thinned on the carrier wafer attached wafers from mechanical stress and Destruction protected.
- the doped layer with boron p-doped In a further advantageous method step, the doped layer with boron p-doped.
- Germanium can also be used as an etch stop because it induces tension in the substrate. Farther Germanium can be used to relieve tension, which occur due to the on-board funding. Because boron a smaller atomic radius than silicon and germanium one has a larger atomic radius than silicon, this leads to a Tension compensation.
- Another advantageous process step provides that the doped layer is doped with nitrogen.
- nitrogen can also be used as an etch stop because nitrogen with silicon to silicon nitride and suitable for Etching substances cannot be etched.
- the doped Layer is doped with carbon. Carbon connects with silicon to silicon carbide and also works for suitable etching agents as an etching stop.
- a circuit is formed on the front of the substrate.
- the circuit is usually made in CMOS technology, which are compatible with the substrate thinning specified here is.
- Another advantageous process step provides that the surface of the substrate is attached to a carrier becomes.
- the attachment of the substrate with its surface a carrier allows the substrate to be viewed from its back is thinned here.
- a is used for fastening Glue used.
- the back of the substrate is ground becomes. Grinding the substrate has the advantage that a quick and inexpensive material removal from the back of the substrate.
- Another advantageous process step provides that the back of the substrate is etched. Etching the back of the substrate e.g. after sanding the back of the substrate carried out to remove substrate damage, created by grinding.
- a substrate 1 is shown, the first doped Layer 2 has. Above the first endowed Layer 2 is another layer 3. Above the another layer 3, a second doped layer 4 is arranged. In this embodiment, the first has doped Layer 2 ap doping and the second doped layer 4 shows an n-doping.
- the substrate is in this embodiment made of silicon.
- On the second endowed Layer 4 has a wear layer 5 arranged on it Circuit element layer 6 is formed.
- the circuit element layer 6 includes, for example, CMOS components, resistors and capacitors.
- the front 10 of the substrate 1 is arranged.
- the backside 9 is on the opposite side of the substrate 1 arranged.
- the circuit element layer 6 by means of an adhesive layer 7 connected to a mounting bracket 8.
- the specified stack of layers is formed on the lower substrate part 15.
- a suitable first doped layer 2 and second doped layer 4 can be applied, for example, by means of epitaxial deposition with the addition of suitable dopants.
- a boron-doped layer is first grown on the starting substrate 15 in an epitaxial system using a CVD (chemical vapor deposition) process.
- suitable precursors are silane, dichlorosilane, trichlorosilane or tetrachlorosilane in order to provide the silicon content for the CVD process.
- the separation temperature is between 600 ° C and 1200 ° C and the pressure between 1 and 760 Torr.
- the dopant is also supplied in gaseous form.
- Diborane is introduced into the epitaxy system for a boron doping, phosphine for a phosphorus doping and arsine for an arsenic doping with the carrier gas hydrogen. This enables deposition rates of several ⁇ m to be achieved per minute.
- the first doped layer 2 is first boron-doped etch stop nm as having a thickness of at least 150, but preferably formed m to 2 ⁇ 0.5.
- the doping is formed between 5 x 10 18 to 5 x 10 20 per cm 3 .
- a further silicon layer 3 is then deposited.
- a second doped layer 4 with n-dopant is deposited on the further silicon layer 3.
- An epitaxial CVD method is also used for this, but using phosphine or arsine.
- the doping of the first doped layer 2 is partially compensated for by the second doped layer 4.
- a silicon wear layer 5 with a thickness of up to 50 ⁇ m is then grown on the second doped layer 4.
- a smaller thickness to 15 ⁇ m can be selected here, to make small the thickness of the thinned wafer.
- the circuit element layer 6 is now formed in the useful layer 5, in that integrated circuits such as CMOS transistors, resistors and capacitors are formed in the conventional manner in the useful layer 5.
- the wafer shown in Figure 1 is thinned.
- the substrate 1 is glued to an assembly carrier 8 by means of an adhesive layer 7 and roughly thinned to approximately 50 ⁇ m by a grinding process.
- the coarse thinning can certainly leave a thicker or thinner substrate residue, but care must be taken that the first doped layer 2 is not completely removed, since in this case it can no longer act as an etch stop.
- a wet etching process with KOH or EDT is now carried out as the second thinning step, since this etching process can be carried out highly selectively with respect to the first doped layer 2 and stops there. Tilting of the substrate 1, which results in the substrate 1 being ground obliquely, can be corrected by this method.
- the first doping layer 2, the further layer 3 and the second doped layer 4 can then be removed by a conventional etching process step in order to avoid later undesired diffusion of dopants during operation of the circuit.
- the doped layer 2 in the wafer can be achieved by implanting dopant atoms.
- an implantation energy of 2.5 MeV can be used, for example, so that the maximum of the dopant concentration of boron lies at a depth of approximately 3.5 ⁇ m below the silicon surface 10.
- extremely thin substrates can be produced, for example.
- the substrate is first implanted with a boron dopant implantation with an implantation energy of 2.5 MeV and a dopant concentration of 10 20 boron atoms per cm 3 .
- the boron concentration directly on the substrate surface 10 is approximately four orders of magnitude lower and therefore does not interfere with the normal manufacturing process of the circuit element layer 6.
- a trough implantation can be carried out in order to adapt the components of the circuit element layer 6 to the buried first doped layer 2, which is doped with boron.
- an etch stop layer can also be implemented by implantation of germanium, nitrogen or carbon atoms become.
- the high dose boron implantation causes tension in the Crystal lattice, causing disruption in the growth of the epitaxial grown, subsequent silicon layer can lead. This is because the atomic radius of boron is less than that of silicon.
- the tension in the crystal lattice can be avoided by at the same time germanium atoms, the one have a larger atomic radius than silicon in the crystal lattice to be built in. Germanium behaves electrically neutral and does not interfere with the function of the first doped layer 2 as an etch stop, but compensates for the mechanical tension.
- the implantation of the first doped Layer 2 is done through the mask.
- This will be the first doped layer 2 structured and the thinning
- the back of the wafer can also be used for structuring of the wafer to be thinned. For example, can the wafer edge be removed to damage the thin chips in subsequent processes, e.g. by transport in wafer boxes and by wafer handlers or clamping devices in process chambers to avoid.
- the areas of the wafer, on which the wafer later saws into individual chips is sawed, excluded from the implantation, by the etching process that performs the thinning of the wafers simultaneously the chips have been separated. This will for example, damage when sawing the wafer later avoided.
- a structured doping of the first doped layer 2 can also be achieved with epitaxial deposition by first deposited a thin oxide layer on the substrate and is structured with photolithography. On the Open areas where the silicon is exposed can be selective a highly boron-doped silicon layer can be grown. The selective epitaxy grows on the thin oxide layer no doped silicon layer. After removing the Oxide mask can epitaxially silicon to the desired area Target thickness can be grown.
- FIG. 2 With reference to Figure 2 is a graph with a first axis 13 shown, which indicates the dopant concentration, and one second axis 14, which points into the substrate depth. Farther the front 10 of the substrate 1 is shown and along the axis 14, which runs into the substrate depth, the Doping profile of the first diffused doping layer 11 and of the second diffused doping layer 12.
- the first doped layer 2 from FIG. 1 and the second doped Layer 4 from FIG. 1 run through a temperature step to the doping profiles shown in FIG. 2 (11, 12). Compensates near the substrate surface 10 the second diffused doping layer 12 the electrical Effect of the first diffused doping layer 11.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dünnung eines Halbleitersubstrats.The present invention relates to a method for thinning of a semiconductor substrate.
Bei der dreidimensionalen Integration von integrierten Schaltungen wird ein gedünntes Halbleitersubstrat auf einem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet und mit diesem mechanisch und elektrisch verbunden. Dieses Verfahren wird beispielsweise in "Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology, Q.Y. Tong, Wiley-Interscience Publication" auf den Seiten 146 bis 153, beschrieben. Bei diesem Verfahren ist der Dünnungsprozeß des Halbleitersubstrats einer der technologisch anspruchsvollsten und teuersten Prozeßschritte.In the three-dimensional integration of integrated circuits becomes a thinned semiconductor substrate on a second Semiconductor substrate arranged and with this mechanically and electrically connected. This procedure is for example in "Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology, Q.Y. Tong, Wiley-Interscience Publication "on pages 146 to 153. In this process is the thinning process of the semiconductor substrate one of the most technologically sophisticated and most expensive process steps.
Für die dreidimensionale Integration werden üblicherweise zunächst zwei fertig prozessierte Wafer bereitgestellt. Der erste Wafer dient dabei als Träger, der zweite Wafer wird mit dem folgenden Verfahren gedünnt und auf dem ersten Wafer angeordnet. Zur Dünnung wird zunächst der zweite Wafer auf seiner Vorderseite, bei der es sich um die Seite mit den elektrischen Schaltkreisen handelt, mit einer Klebeschicht versehen und mit einem Montageträger verbunden. Der zweite Wafer wird dann von seiner Rückseite her gedünnt, wobei üblicherweise bis zu drei Verfahren sequentiell zur Anwendung kommen. Als erstes wird meist ein Schleifverfahren verwendet, an das sich ein chemisches Ätzverfahren und ein chemisch-mechanisches Polieren (CMP) anschließt. Ziel dieses Verfahrens ist eine Restdicke des Halbleitersubstrats im Bereich von 10 µm zu erhalten, wobei unter Berücksichtigung der folgenden Prozeßschritte besonders auf die Planarität und die exakte Einhaltung der Zieldicke Wert gelegt werden muß.For the three-dimensional integration, two completely processed wafers are usually initially provided. The first wafer serves as a carrier, the second wafer is thinned using the following method and arranged on the first wafer. For thinning, the second wafer, which is the side with the electrical circuits, is first provided with an adhesive layer and connected to an assembly carrier. The back of the second wafer is then thinned, usually using up to three processes sequentially. A grinding process is usually used first, followed by a chemical etching process and a chemical mechanical polishing (CMP). The aim of this method is to obtain the semiconductor substrate in the range of 10 μ m, a residual thickness, must be set in consideration of the following process steps especially in the planarity and compliance with the exact target thickness value.
Die drei genannten Dünnungsverfahren beinhalten aufgrund ihrer unterschiedlichen Arbeitsweisen jeweils unterschiedliche Nachteile, so daß das beste Ergebnis durch eine Kombination der bekannten Verfahren erreicht wird. Das Schleifen ist das schnellste Verfahren und wird deshalb als erster Schritt eingesetzt, um den größten Teil der Halbleiterschicht abzutragen. Allerdings erfährt die Substratoberfläche Schädigungen durch das Schleifen, die in einem anschließenden chemischen Ätzschritt abgetragen werden. Der chemische Ätzschritt hat allerdings den Nachteil, daß die geätzte Oberfläche nicht planar ist, sondern eine Welligkeit im Bereich von +/-3 % der durch den Ätzschritt abgetragenen Schichtdicke aufweist. Aus diesem Grund wird in einem dritten Schritt ein chemischmechanisches Polieren CMP durchgeführt, wodurch die Welligkeit der Oberfläche auspoliert wird. Der CMP-Schritt ist langsam und teuer und wird deshalb nur zur Nachbehandlung der Oberfläche eingesetzt.The three mentioned thinning processes include due to their different ways of working each different Disadvantages, so the best result by a combination the known method is achieved. Grinding is that fastest procedure and is therefore used as the first step to remove most of the semiconductor layer. However, the substrate surface is damaged by grinding that in a subsequent chemical Etching step are removed. The chemical etching step has however, the disadvantage that the etched surface is not is planar, but a ripple in the range of +/- 3% of the has layer thickness removed by the etching step. Out for this reason, in a third step, a chemical mechanical Polishing performed CMP, reducing the ripple the surface is polished. The CMP step is slow and expensive and is therefore only used for post-treatment of the Surface used.
Als Verfahren mit dem größten Abtrag wird das mechanische Schleifen eingesetzt. Der Schleifabtrag stellt sich durch die Justierung der Anlage planparallel zu dem Montageträger ein, an dem der zweite Substratwafer befestigt ist. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein nicht planparallel zum Montageträger befestigter Wafer schräg abgeschliffen wird. Da der Substratwafer beispielsweise mit Klebstoff an dem Montageträger befestigt wird, befindet sich zwischen dem Substrat und dem Montageträger eine Klebefuge. Weist die Klebefuge eine unterschiedliche Schichtdicke auf, wie sie z.B. bei einer Keilform ausgebildet ist, so ist das Substrat nicht planparallel zu dem Montageträger ausgerichtet. Beim anschließenden Schleifprozeß wird der Substratwafer daher nicht planparallel zu seiner Oberfläche abgeschliffen, auf der die elektrischen Schaltkreise angeordnet sind. Dieses Problem kann beispielsweise dadurch gelöst werden, daß die Klebefuge sehr dünn ausgebildet wird. Dies hat jedoch den Nachteil, daß keine gefüllten Kleber verwendet werden können, die beim späteren Ablösen des Substrats von dem Montageträger vorteilhaft wären, da z.B. Lösungsmittel den Kleber aus dicken Klebefugen leichter herauslösen kann. Ebenfalls geht die Justiergenauigkeit des Montageträgers gegenüber der Schleifplatte in die Genauigkeit des Schleifprozesses ein.Mechanical is the process with the greatest stock removal Grinding used. The grinding abrasion arises through the Adjustment of the system plane-parallel to the mounting bracket, to which the second substrate wafer is attached. Here is too take into account that a not parallel to the mounting bracket attached wafer is ground at an angle. Because the substrate wafer for example attached to the mounting bracket with adhesive is located between the substrate and the mounting bracket an adhesive joint. The adhesive joint has a different Layer thickness as e.g. with a wedge shape is formed, the substrate is not plane-parallel to aligned with the mounting bracket. In the subsequent grinding process the substrate wafer is therefore not plane-parallel sanded its surface on which the electrical Circuits are arranged. For example, this problem can occur can be solved by making the adhesive joint very thin becomes. However, this has the disadvantage that none are filled Glue can be used when peeling off later of the substrate from the mounting carrier would be advantageous, because e.g. Solvent the adhesive from thick adhesive joints more easily can detach. The adjustment accuracy also works of the mounting bracket compared to the grinding plate in accuracy of the grinding process.
Andererseits kann auf den Schleifprozeß nicht verzichtet werden, da Ätzprozesse zu ungenau und CMP zu langsam ist.On the other hand, the grinding process cannot be dispensed with, since etching processes are too imprecise and CMP is too slow.
Es ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, bei dem eine vergrabene Oxidschicht als Ätzstopp verwendet wird. Wafer, die eine solche vergrabene Oxidschicht aufweisen, sind als sogenannte SOI-Wafer (silicon on insulator) bekannt. Diese Wafer sind wesentlich teurer als Standardwafer und erfordern eine veränderte Prozeßführung bei der Herstellung von Schaltkreisen in dem Siliziumsubstrat gegenüber herkömmlichen Siliziumwafern. Dies macht eine Anpassung der Prozeßtechnologie erforderlich. Besonders nachteilig bei SOI-Wafern ist, daß sie große innere mechanische Spannungen aufweisen. Werden SOI-Wafer auf wenige 10 µm und darunter gedünnt, so führt dies zum Abschälen der Siliziumschicht von dem Montageträger und zum Aufrollen der Siliziumschicht.For example, a method is known in which a buried oxide layer is used as an etch stop. Wafers which have such a buried oxide layer are known as so-called SOI wafers (silicon on insulator). These wafers are significantly more expensive than standard wafers and require a different process control in the production of circuits in the silicon substrate compared to conventional silicon wafers. This makes it necessary to adapt the process technology. A particular disadvantage of SOI wafers is that they have high internal mechanical stresses. If SOI wafers are thinned to a few 10 µm and below, this leads to the silicon layer being peeled off the mounting carrier and the silicon layer being rolled up.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem ein Halbleitersubstrat hochgenau und schnell gedünnt werden kann.It is the object of the invention to specify a method with a semiconductor substrate can be thinned very precisely and quickly can.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Dünnen eines Substrats mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Substrats mit einer Vorderseite und einer Rückseite;
- Bilden einer Nutzschicht auf der Vorderseite des Substrats;
- Bilden einer ersten dotierten Schicht in dem Substrat;
- naßchemisches Ätzen des Substrates, wobei das Substrat von der Rückseite gedünnt wird und die erste dotierte Schicht als Ätzstopp verwendet wird.
- Providing a substrate having a front and a back;
- Forming a wear layer on the front of the substrate;
- Forming a first doped layer in the substrate;
- wet chemical etching of the substrate, the substrate being thinned from the back and the first doped layer being used as an etching stop.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung einer dotierten Schicht in dem Substrat als Ätzstopp wird in vorteilhafter Weise ein selbstjustierter Prozeßschritt zum Dünnen des Substrats verwendet. Die Ätzung der Waferrückseite stoppt in diesem Fall selbstjustiert an der dotierten Schicht, so daß selbst bei schrägem Anschleifen der Waferrückseite eine planparallele Ausrichtung von der Vorderseite mit den Schaltkreisen zu der Rückseite des gedünnten Wafers erreicht wird. Es ist z.B. aus "Q.Y. Tong, Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology," Seite 146 bis 153, bekannt, daß p-dotiertes Silizium für Naßätzlösungen wie z.B. KOH-Lösung (Kaliumhydroxid) oder EDT-Lösung (Ethylendiamin-Pyrokatechol-Wasser) als Ätzstopp wirken, da die p-Dotierung die für die Ätzung wesentlichen freien Elektroden wegfängt. Dieses Phänomen ist Grundlage der Mikromechanik und wird dort seit langem ausführlich untersucht und angewandt. Die vorliegende Erfindung basiert folglich darauf, daß eine hoch-p-dotierte Ätzstoppschicht unter der Nutzschicht, die zur Herstellung der integrierten Schaltung dient, vergraben wird. Als Substrat sind neben Silizium auch alle weitere bekannten Halbleitersubstrate wie Gallium-Arsenid, Gallium-Alluminium-Arsenid, Indium-Phosphid, Alluminium-Antimonid, Gallium-Nitrid, Gallium-Phosphit etc. geeignet.By using a doped layer according to the invention is advantageously in the substrate as an etch stop self-aligned process step used to thin the substrate. The etching of the back of the wafer stops in this case self-aligned on the doped layer, so that even at oblique grinding of the back of the wafer a plane parallel Alignment from the front with the circuits to the Back of the thinned wafer is reached. It is e.g. out "Q.Y. Tong, Semiconductor Wafer Bonding: Science and Technology," Pages 146 to 153, known that p-doped silicon for wet etching solutions such as KOH solution (potassium hydroxide) or EDT solution (ethylenediamine pyrocatechol water) as an etch stop act because the p-doping essential for the etching free electrodes. This phenomenon is the basis of the Micromechanics and has been extensively studied there for a long time and applied. The present invention is therefore based insist that a highly p-doped etch stop layer under the wear layer used to manufacture the integrated circuit serves, is buried. In addition to silicon, the substrate also all other known semiconductor substrates such as gallium arsenide, Gallium-aluminum-arsenide, indium-phosphide, aluminum-antimonide, Gallium nitride, gallium phosphite etc. are suitable.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, daß die erste dotierte Schicht epitaktisch auf die Vorderseite des Substrats aufgewachsen wird. Das Aufwachsen einer epitaktischen Dotierschicht hat den Vorteil, daß eine sehr gute Einkristallinität mit geringer Defektdichte des Substrats gewährleistet wird.In a further process step it is provided that the first doped layer epitaxially on the front of the Substrate is grown. The growing up of an epitaxial Doping layer has the advantage that it has a very good single crystallinity guaranteed with low defect density of the substrate becomes.
Darüber hinaus ist vorgesehen, daß eine weitere Schicht epitaktisch auf die erste dotierte Schicht aufgewachsen wird. Die weitere Schicht ist dazu vorgesehen, daß in ihr elektrische Schaltkreise z.B. in CMOS-Technologie (complementary metal oxide semiconductor) gebildet werden.In addition, it is contemplated that another layer epitaxially is grown on the first doped layer. The further layer is intended to be electrical in it Circuits e.g. in CMOS technology (complementary metal oxide semiconductor) are formed.
Es ist weiterhin vorgesehen, daß die erste dotierte Schicht durch Implantation von Dotierstoff in dem Substrat gebildet wird. Die Implantation von Dotierstoff ermöglicht die Bildung einer vergrabenen dotierten Schicht auch ohne epitaktisches Aufwachsen.It is further provided that the first doped layer formed by implantation of dopant in the substrate becomes. The implantation of dopant enables formation a buried doped layer even without epitaxial Grow up.
Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß eine zweite dotierte Schicht zwischen der Vorderseite des Substrats und der ersten dotierten Schicht gebildet wird, wobei die zweite dotierte Schicht mit einem zweiten Dotierstofftyp dotiert wird, der dem ersten Dotierstofftyp der ersten dotierten Schicht entgegengesetzt ist. Da die erste dotierte Schicht bei einem thermisch angetriebenen Diffusionsschritt ausdiffundiert und somit Dotierstoff aus der dotierten Schicht in die darüberliegende weitere Schicht diffundiert, werden die Eigenschaften der Schicht verändert. Dies wird durch die zweite dotierte Schicht kompensiert, die eine Gegendotierung aufweist. Dazu wird die zweite dotierte Schicht mit einer Dotierstoffkonzentration gebildet, die geringer als die Dotierstoffkonzentration der ersten Dotierschicht ist und zwischen der Vorderseite des Substrats und der ersten dotierten Schicht angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird die Dotierung der ausdiffundierten ersten dotierten Schicht durch die Dotierung der zweiten Dotierschicht kompensiert.A further process step provides that a second doped Layer between the front of the substrate and the first doped layer is formed, the second doped Layer is doped with a second type of dopant, that of the first dopant type of the first doped layer is opposite. Since the first doped layer at one diffused thermally driven diffusion step and thus dopant from the doped layer in the overlying diffuses another layer, the properties the shift changed. This is endowed by the second Compensated layer that has a counter-doping. To becomes the second doped layer with a dopant concentration formed which is less than the dopant concentration the first doping layer and between the front of the substrate and the first doped layer is. This arrangement makes the doping of the diffused out first doped layer by doping the second doping layer compensated.
Ein weiterer Verfahrensschritt sieht vor, daß die zweite dotierte Schicht als eine Gegendotierung für die erste dotierte Schicht gebildet wird. Durch die Gegendotierung erscheint die dotierte Schicht in dem Bereich der Gegendotierung als neutral dotiert.A further process step provides that the second doped Layer as a counter doping for the first doped Layer is formed. Due to the counter-doping, the doped layer in the counter-doping area as neutral endowed.
Darüber hinaus sieht ein Verfahrensschritt vor, daß eine Maske auf der Vorderseite des Substrats gebildet wird und als Implantationsmaske für die Bildung der dotierten Schicht verwendet wird, so daß die dotierte Schicht strukturiert ausgebildet wird. Die strukturiert ausgebildete dotierte Schicht hat den Vorteil, daß sie nur in den dotierten Bereichen als Ätzstoppmaske wirkt, so daß mit dem Rückseitenätzprozeß eine Strukturierung durchgeführt werden kann, die die dotierten Bereiche stehen läßt und die nicht-dotierten Bereiche wegätzt.In addition, a process step provides that a mask is formed on the front of the substrate and as Implantation mask used for the formation of the doped layer is formed so that the doped layer is structured becomes. The structured doped layer has the advantage that it is only used in the doped areas Etching stop mask acts, so that with the back etching process Structuring can be carried out using the doped Leaves areas and etches away the undoped areas.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Rückseite des Substrats geätzt wird, wobei die strukturierte dotierte Schicht als Ätzmaske verwendet wird und dadurch auf dem Substrat angeordnete Chips voneinander separiert werden. Durch diesen Verfahrensschritt kann z.B. ein nachfolgender Sägeprozeß eingespart werden, bei dem die einzelnen Chips durch Sägen aus dem Waferverbund herausgelöst werden.It is also provided that the back of the substrate is etched is, the structured doped layer as an etching mask is used and thereby arranged on the substrate Chips are separated from each other. Through this process step can e.g. a subsequent sawing process is saved in which the individual chips are sawn from the wafer composite be detached.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Rückseite des Substrats geätzt wird, wobei die strukturierte dotierte Schicht als Ätzmaske verwendet wird und dadurch der Rand des Substrats entfernt wird. Da der gedünnte Wafer üblicherweise auf einem Trägerwafer angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden wird, stellt der Rand des gedünnten und auf den Trägerwafer gebondeten Wafer eine exponierte, empfindliche Stelle dar. Durch Entfernen dieses Randes wird der gedünnte, auf dem Trägerwafer befestigte Wafer vor mechanischer Beanspruchung und Zerstörung geschützt.It is also provided that the back of the substrate is etched is, the structured doped layer as an etching mask is used and thereby removes the edge of the substrate becomes. Since the thinned wafer is usually on a Carrier wafer arranged and electrically connected to this the edge of the thinned and placed on the carrier wafer bonded wafer is an exposed, sensitive area. By removing this edge, the thinned on the carrier wafer attached wafers from mechanical stress and Destruction protected.
In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt wird die dotierte Schicht mit Bor p-dotiert. Das Einbringen einer Bordotierung ermöglicht die Verwendung von KOH bzw. EDT als Ätzsubstanzen.In a further advantageous method step, the doped layer with boron p-doped. The introduction of on-board funding enables the use of KOH or EDT as etching substances.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß die dotierte Schicht mit Germanium dotiert wird. Germanium kann ebenfalls als Ätzstopp verwendet werden, da es in dem Substrat Verspannungen induziert. Weiterhin kann Germanium dazu verwendet werden, Verspannungen, die aufgrund der Bordotierung auftreten auszugleichen. Da Bor einen kleineren Atomradius als Silizium und Germanium einen größeren Atomradius als Silizium aufweist, führt dies zu einer Kompensation der Verspannungen. Another advantageous embodiment of the invention The method provides that the doped layer with germanium is endowed. Germanium can also be used as an etch stop because it induces tension in the substrate. Farther Germanium can be used to relieve tension, which occur due to the on-board funding. Because boron a smaller atomic radius than silicon and germanium one has a larger atomic radius than silicon, this leads to a Tension compensation.
Ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt sieht vor, daß die dotierte Schicht mit Stickstoff dotiert wird. Stickstoff kann ebenfalls als Ätzstopp verwendet werden, da sich Stickstoff mit Silizium zu Siliziumnitrid verbindet und für geeignete Ätzsubstanzen nicht ätzbar ist.Another advantageous process step provides that the doped layer is doped with nitrogen. nitrogen can also be used as an etch stop because nitrogen with silicon to silicon nitride and suitable for Etching substances cannot be etched.
Eine weitere Verfahrensvariante sieht vor, daß die dotierte Schicht mit Kohlenstoff dotiert wird. Kohlenstoff verbindet sich mit Silizium zu Siliziumkarbid und wirkt ebenfalls für geeignete Ätzmittel als Ätzstopp.Another variant of the method provides that the doped Layer is doped with carbon. Carbon connects with silicon to silicon carbide and also works for suitable etching agents as an etching stop.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist vorgesehen, daß auf der Vorderseite des Substrats eine Schaltung gebildet wird. Die Schaltung wird üblicherweise in CMOS-Technologie gefertigt, die kompatibel zu der hier angegebenen Substratdünnung ist.In a further process step it is provided that a circuit is formed on the front of the substrate. The circuit is usually made in CMOS technology, which are compatible with the substrate thinning specified here is.
Ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt sieht vor, daß das Substrat mit seiner Oberfläche an einem Träger befestigt wird. Die Befestigung des Substrats mit seiner Oberfläche an einem Träger ermöglicht, daß das Substrat von seiner Rückseite her gedünnt wird. Zur Befestigung wird üblicherweise ein Klebstoff verwendet.Another advantageous process step provides that the surface of the substrate is attached to a carrier becomes. The attachment of the substrate with its surface a carrier allows the substrate to be viewed from its back is thinned here. Usually a is used for fastening Glue used.
Weiterhin ist vorgesehen, daß die Rückseite des Substrats abgeschliffen wird. Das Abschleifen des Substrats hat den Vorteil, daß ein schneller und kostengünstiger Materialabtrag von der Rückseite des Substrats erfolgt.It is also provided that the back of the substrate is ground becomes. Grinding the substrate has the advantage that a quick and inexpensive material removal from the back of the substrate.
Ein weiterer vorteilhafter Verfahrensschritt sieht vor, daß die Rückseite des Substrats geätzt wird. Das Ätzen der Substratrückseite wird z.B. nach dem Abschleifen der Substratrückseite durchgeführt, um Substratschädigungen zu beseitigen, die durch das Schleifen entstanden sind.Another advantageous process step provides that the back of the substrate is etched. Etching the back of the substrate e.g. after sanding the back of the substrate carried out to remove substrate damage, created by grinding.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments and figures explained in more detail.
In den Figuren zeigen:
- Figur 1
- ein Substrat mit dotierten Schichten, das an einem Montageträger befestigt ist;
- Figur 2
- eine Dotierstoffkonzentration, die über dem Substratquerschnitt aufgezeichnet ist.
- Figure 1
- a substrate with doped layers, which is attached to a mounting bracket;
- Figure 2
- a dopant concentration recorded over the substrate cross section.
In Figur 1 ist ein Substrat 1 dargestellt, das eine erste dotierte
Schicht 2 aufweist. Oberhalb der ersten dotierten
Schicht 2 ist eine weitere Schicht 3 angeordnet. Oberhalb der
weiteren Schicht 3 ist eine zweite dotierte Schicht 4 angeordnet.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die erste dotierte
Schicht 2 eine p-Dotierung und die zweite dotierte Schicht
4 eine n-Dotierung auf. Das Substrat ist in diesem Ausführungsbeispiel
aus Silizium gebildet. Auf der zweiten dotierten
Schicht 4 ist eine Nutzschicht 5 angeordnet, auf der eine
Schaltungselementeschicht 6 gebildet ist. Die Schaltungselementeschicht
6 umfaßt beispielsweise CMOS-Bauelemente, Widerstände
und Kondensatoren. An der Schaltungselementeschicht 6
ist die Vorderseite 10 des Substrats 1 angeordnet. Die Rückseite
9 ist auf der gegenüberliegenden Seite des Substrats 1
angeordnet. Bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung ist
die Schaltungselementeschicht 6 mittels einer Klebeschicht 7
mit einem Montageträger 8 verbunden. Der angegebene Schichtstapel
ist dabei auf dem unteren Substratteil 15 gebildet.In Figure 1, a substrate 1 is shown, the first doped
Layer 2 has. Above the first endowed
Layer 2 is another
Eine geeignete erste dotierte Schicht 2 und zweite dotierte
Schicht 4 läßt sich z.B. mittels epitaktischer Abscheidung
unter Zugabe geeigneter Dotierstoffe aufbringen. Dazu wird
auf das Ausgangssubstrat 15 zunächst in einer Epitaxieanlage
eine bordotierte Schicht mit einem CVD-Verfahren (chemical
vapor deposition) aufgewachsen. Als Precursor (Prozeßgase)
kommen beispielsweise Silan, Dichlorsilan, Trichlorsilan oder
Tetrachlorsilan in Betracht, um den Siliziumanteil für das
CVD-Verfahren bereitzustellen. Die Abscheidetemperatur liegt
dabei zwischen 600°C und 1200°C und der Druck zwischen 1 und
760 Torr. Je nach Dotierung der epitaktisch aufgewachsenen
Dotierschicht wird der Dotierstoff ebenfalls in Gasform zugeführt.
Für eine Bordotierung wird Diboran, für eine Phosphordotierung
Phosphin und für eine Arsendotierung Arsin mit dem
Trägergas Wasserstoff in die Epitaxieanlage eingeleitet. Damit
lassen sich Abscheideraten von mehreren µm pro Minute erzielen.A suitable first doped layer 2 and second
Bei der epitaktischen Aufscheidung wird zunächst die erste
dotierte Schicht 2 als bordotierte Ätzstoppschicht mit einer
Dicke von mindestens 150 nm, bevorzugt jedoch 0,5 bis 2 µm
gebildet. Die Dotierung wird zwischen 5 x 1018 bis 5 x 1020
pro cm3 gebildet. Anschließend wird eine weitere Siliziumschicht
3 abgeschieden. Auf die weitere Siliziumschicht 3
wird eine zweite dotierte Schicht 4 mit n-Dotierstoff abgeschieden.
Dazu wird ebenfalls ein epitaktisches CVD-Verfahren,
allerdings unter Verwendung von Phosphin bzw. Arsin
verwendet. Durch die zweite dotierte Schicht 4 wird die
Dotierung der ersten dotierten Schicht 2 teilweise kompensiert.
Auf die zweite dotierte Schicht 4 wird anschließend
eine Siliziumnutzschicht 5 mit einer Dicke von bis zu 50 µm
aufgewachsen. Vorteilhafterweise kann hier eine geringere
Dicke bis 15 µm gewählt werden, um die Dicke des gedünnten
Wafers klein zu gestalten. In der Nutzschicht 5 wird nun die
Schaltungselementeschicht 6 gebildet, indem integrierte
Schaltungen wie CMOS-Transistoren, Widerstände und Kondensatoren
auf herkömmliche Weise in der Nutzschicht 5 gebildet
werden. Nach Fertigstellung der Schaltungselemente in der
Schaltungselementeschicht 6 wird der in Figur 1 dargestellte
Wafer gedünnt. Dazu wird das Substrat 1 mittels einer Klebeschicht
7 mit einem Montageträger 8 verklebt und durch einen
Schleifprozeß auf ca. 50 µm grob gedünnt. Die grobe Dünnung
kann durchaus einen dickeren bzw. dünneren Substratrest übrig
lassen, es ist jedoch darauf zu achten, daß die erste dotierte
Schicht 2 nicht vollständig entfernt wird, da sie in diesem
Fall nicht mehr als Ätzstopp wirken kann. Als zweiter
Dünnungsschritt wird nun ein Naßätzprozeß mit KOH oder EDT
durchgeführt, da dieser Ätzprozeß hochselektiv zu der ersten
dotierten Schicht 2 durchgeführt werden kann und auf ihr
stoppt. Durch dieses Verfahren kann eine Verkippung des Substrats
1, die ein schräges Anschleifen des Substrats 1 zur
Folge hat, korrigiert werden. Anschließend kann durch einen
konventionellen Ätzprozeßschritt die erste Dotierschicht 2,
die weitere Schicht 3 und die zweite dotierte Schicht 4 entfernt
werden, um spätere unerwünschte Diffusion von Dotierstoffen
beim Betrieb der Schaltung zu vermeiden.In the epitaxial Aufscheidung the first doped layer 2 is first boron-doped etch stop nm as having a thickness of at least 150, but preferably formed m to 2 μ 0.5. The doping is formed between 5 x 10 18 to 5 x 10 20 per cm 3 . A
Alternativ kann die dotierte Schicht 2 im Wafer durch eine
Implantation von Dotierstoffatomen erreicht werden. Dazu kann
beispielsweise eine Implantationsenergie von 2,5 MeV verwendet
werden, so daß das Maximum der Dotierstoffkonzentration
von Bor in einer Tiefe von ca. 3,5 µm unter der Siliziumoberfläche
10 liegt. Mit diesem Verfahren können beispielsweise
extrem dünne Substrate hergestellt werden. Dazu wird das Substrat
zunächst mit einer Bordotierstoffimplantation mit einer
Implantationsenergie von 2,5 MeV und einer Dotierstoffkonzentration
von 1020 Boratomen pro cm3 implantiert. Direkt an der
Substratoberfläche 10 ist die Borkonzentration um ca. vier
Größenordnungen geringer und stört damit den normalen Fertigungsprozeß
der Schaltungselementeschicht 6 nicht. Gegebenenfalls
kann eine Wannenimplantation durchgeführt werden, um
die Bauelemente der Schaltungselementeschicht 6 an die vergrabene
erste dotierte Schicht 2 anzupassen, die mit Bor dotiert
ist.Alternatively, the doped layer 2 in the wafer can be achieved by implanting dopant atoms. For this purpose, an implantation energy of 2.5 MeV can be used, for example, so that the maximum of the dopant concentration of boron lies at a depth of approximately 3.5 μm below the
Alternativ kann eine Ätzstoppschicht auch durch Implantation von Germanium-, Stickstoff- oder Kohlenstoffatomen erreicht werden. Alternatively, an etch stop layer can also be implemented by implantation of germanium, nitrogen or carbon atoms become.
Die hochdosierte Borimplantation verursacht Verspannungen im Kristallgitter, die zu Störungen im Wachstum der epitaktisch aufgewachsenen, nachfolgenden Siliziumschicht führen können. Dies liegt daran, daß der Atomradius von Bor kleiner ist als der von Silizium. Die Verspannungen im Kristallgitter können vermieden werden, indem gleichzeitig Germaniumatome, die einen größeren Atomradius als Silizium aufweisen, in das Kristallgitter eingebaut werden. Germanium verhält sich elektrisch neutral und stört damit nicht die Funktion der ersten dotierten Schicht 2 als Ätzstopp, kompensiert allerdings die mechanischen Verspannungen.The high dose boron implantation causes tension in the Crystal lattice, causing disruption in the growth of the epitaxial grown, subsequent silicon layer can lead. This is because the atomic radius of boron is less than that of silicon. The tension in the crystal lattice can can be avoided by at the same time germanium atoms, the one have a larger atomic radius than silicon in the crystal lattice to be built in. Germanium behaves electrically neutral and does not interfere with the function of the first doped layer 2 as an etch stop, but compensates for the mechanical tension.
Wird auf dem Substrat 1 eine Maske aus einer Oxidschicht angeordnet, die die Substratoberfläche teilweise bedeckt und teilweise freilegt, kann die Implantation der ersten dotierten Schicht 2 durch die Maske erfolgen. Dadurch wird die erste dotierte Schicht 2 strukturiert ausgebildet und das Dünnen der Waferrückseite kann gleichzeitig zur Strukturierung des zu dünnenden Wafers verwendet werden. Z.B. kann der Waferrand abgetragen werden, um Beschädigungen der dünnen Chips in nachfolgenden Prozessen, z.B. durch Transport in Wafer-Boxen und durch Wafer-Handler bzw. Klemmvorrichtungen in Prozeßkammern zu vermeiden. Werden die Bereiche des Wafers, an denen der Wafer später durch Sägeprozesse in einzelne Chips zersägt wird, von der Implantation ausgenommen, wird durch den Ätzprozeß, der die Dünnung der Wafer durchführt, gleichzeitig eine Vereinzelung der Chips erreicht. Dadurch wird beispielsweise eine Schädigung beim späteren Zersägen des Wafers vermieden.If a mask made of an oxide layer is arranged on the substrate 1, which partially covers the substrate surface and partially exposed, the implantation of the first doped Layer 2 is done through the mask. This will be the first doped layer 2 structured and the thinning The back of the wafer can also be used for structuring of the wafer to be thinned. For example, can the wafer edge be removed to damage the thin chips in subsequent processes, e.g. by transport in wafer boxes and by wafer handlers or clamping devices in process chambers to avoid. The areas of the wafer, on which the wafer later saws into individual chips is sawed, excluded from the implantation, by the etching process that performs the thinning of the wafers simultaneously the chips have been separated. This will for example, damage when sawing the wafer later avoided.
Eine strukturierte Dotierung der ersten dotierten Schicht 2 kann auch bei epitaktischer Abscheidung erreicht werden, indem auf dem Substrat zunächst eine dünne Oxidschicht abgeschieden und mit Fotolithographie strukturiert wird. Auf den offenen Flächen, an denen das Silizium freiliegt, kann selektiv eine hoch-bordotierte Siliziumschicht gewachsen werden. Dabei wächst bei der selektiven Epitaxie auf der dünnen Oxidschicht keine dotierte Siliziumschicht. Nach Entfernen der Oxidmaske kann ganzflächig epitaktisch Silizium bis zur gewünschten Zieldicke gewachsen werden.A structured doping of the first doped layer 2 can also be achieved with epitaxial deposition by first deposited a thin oxide layer on the substrate and is structured with photolithography. On the Open areas where the silicon is exposed can be selective a highly boron-doped silicon layer can be grown. The selective epitaxy grows on the thin oxide layer no doped silicon layer. After removing the Oxide mask can epitaxially silicon to the desired area Target thickness can be grown.
Mit Bezug auf Figur 2 ist ein Graph mit einer ersten Achse 13
dargestellt, die die Dotierstoffkonzentration angibt, und einer
zweiten Achse 14, die in die Substrattiefe weist. Weiterhin
ist die Vorderseite 10 des Substrats 1 eingezeichnet und
entlang der Achse 14, die in die Substrattiefe verläuft, das
Dotierprofil der ersten ausdiffundierten Dotierschicht 11 und
der zweiten ausdiffundierten Dotierschicht 12 dargestellt.
Die erste dotierte Schicht 2 aus Figur 1 und die zweite dotierte
Schicht 4 aus Figur 1 verlaufen durch einen Temperaturschritt
zu den in Figur 2 dargestellten Dotierprofilen
(11, 12). Nahe der Substratoberfläche 10 kompensiert dabei
die zweite ausdiffundierte Dotierschicht 12 den elektrischen
Effekt der ersten ausdiffundierten Dotierschicht 11.With reference to Figure 2 is a graph with a
- 11
- HalbleitersubstratSemiconductor substrate
- 22nd
- Erste dotierte SchichtFirst doped layer
- 33rd
- weitere Schichtanother layer
- 44th
- Zweite dotierte SchichtSecond doped layer
- 55
- NutzschichtWear layer
- 66
- SchaltungselementeschichtCircuit element layer
- 77
- KlebeschichtAdhesive layer
- 88th
- MontageträgerMounting bracket
- 99
- Rückseiteback
- 1010th
- Vorderseitefront
- 1111
- Erste ausdiffundierte DotierschichtFirst diffused doping layer
- 1212th
- Zweite ausdiffundierte DotierschichtSecond diffused doping layer
- 1313
- DotierstoffkonzentrationDopant concentration
- 1414
- SubstrattiefeSubstrate depth
- 1515
- Unterer SubstratbereichLower substrate area
Claims (17)
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste dotierte Schicht (2) epitaktisch auf die Vorderseite (10) des Substrats (1) aufgewachsen wird.Method according to claim 1,
characterized in that
the first doped layer (2) is grown epitaxially on the front side (10) of the substrate (1).
dadurch gekennzeichnet, daß
eine weitere Schicht (3) epitaktisch auf die erste dotierte Schicht (2) aufgewachsen wird.Method according to claim 2,
characterized in that
a further layer (3) is grown epitaxially on the first doped layer (2).
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste dotierte Schicht (2) durch Implantation von Dotierstoff in dem Substrat (1) gebildet wird.Method according to claim 1,
characterized in that
the first doped layer (2) is formed by implanting dopant in the substrate (1).
dadurch gekennzeichnet, daß
eine zweite dotierte Schicht (4) zwischen der Vorderseite (10) des Substrats (1) und der ersten dotierten Schicht (2) gebildet wird, wobei die zweite dotierte Schicht (4) mit einem zweiten Dotierstofftyp dotiert ist, der dem ersten Dotierstofftyp der ersten dotierten Schicht (2) entgegengesetzt ist. Method according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
a second doped layer (4) is formed between the front side (10) of the substrate (1) and the first doped layer (2), the second doped layer (4) being doped with a second dopant type that corresponds to the first dopant type of the first doped layer (2) is opposite.
dadurch gekennzeichnet, daß
die zweite dotierte Schicht (4) als eine Gegendotierung für die erste dotierte Schicht (2) gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 5,
characterized in that
the second doped layer (4) is formed as a counter-doping for the first doped layer (2).
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Maske auf der Vorderseite (10) des Substrats (1) gebildet wird und als Implantationsmaske für die Bildung der ersten dotierten Schicht (2) verwendet wird, so daß die erste dotierte Schicht (2) strukturiert ausgebildet wird.Method according to one of claims 1 to 6,
characterized in that
a mask is formed on the front side (10) of the substrate (1) and is used as an implantation mask for the formation of the first doped layer (2), so that the first doped layer (2) is structured.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückseite (9) des Substrats (1) geätzt wird, wobei die strukturierte dotierte Schicht als Ätzmaske verwendet wird und dadurch auf dem Substrat (1) angeordnete Chips voneinander separiert werden.Method according to claim 7,
characterized in that
the back (9) of the substrate (1) is etched, the structured doped layer being used as an etching mask, and chips arranged on the substrate (1) are thereby separated from one another.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückseite (9) des Substrats (1) geätzt wird, wobei die strukturierte dotierte Schicht als Ätzmaske verwendet wird und dadurch der Rand des Substrats (1) entfernt wird.Method according to claim 7 or 8,
characterized in that
the back (9) of the substrate (1) is etched, the structured doped layer being used as an etching mask and the edge of the substrate (1) being thereby removed.
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste dotierte Schicht (2) mit Bor p-dotiert wird.Method according to one of claims 1 to 9,
characterized in that
the first doped layer (2) is p-doped with boron.
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste dotierte Schicht (2) mit Germanium dotiert wird.Method according to one of claims 1 to 10,
characterized in that
the first doped layer (2) is doped with germanium.
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste dotierte Schicht (2) mit Stickstoff dotiert wird. Method according to one of claims 1 to 11,
characterized in that
the first doped layer (2) is doped with nitrogen.
dadurch gekennzeichnet, daß
die erste dotierte Schicht (2) mit Kohlenstoff dotiert wird.Method according to one of claims 1 to 12,
characterized in that
the first doped layer (2) is doped with carbon.
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Vorderseite (10) des Substrats (1) eine Schaltung gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 13,
characterized in that
a circuit is formed on the front (10) of the substrate (1).
dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat mit seiner Vorderseite (10) an einem Montageträger (8) befestigt wird.Method according to one of claims 1 to 14,
characterized in that
the substrate is attached with its front side (10) to a mounting bracket (8).
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückseite (9) des Substrats (1) abgeschliffen wird.Method according to one of claims 1 to 15,
characterized in that
the back (9) of the substrate (1) is ground off.
dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückseite (9) des Substrats (1) geätzt wird.Method according to one of claims 1 to 16,
characterized in that
the back (9) of the substrate (1) is etched.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP00108571A EP1148544A1 (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | Method for thinning a substrate |
PCT/EP2001/003846 WO2001082369A1 (en) | 2000-04-19 | 2001-04-04 | Method for thinning a substrate |
TW90108281A TW490760B (en) | 2000-04-19 | 2001-04-06 | Method to thin a semiconductor-substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP00108571A EP1148544A1 (en) | 2000-04-19 | 2000-04-19 | Method for thinning a substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (3)
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---|---|
EP (1) | EP1148544A1 (en) |
TW (1) | TW490760B (en) |
WO (1) | WO2001082369A1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006066658A2 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Austriamicrosystems Ag | Semiconductor substrate comprising a pn-junction and method for producing said substrate |
DE102006031407A1 (en) * | 2006-07-05 | 2007-08-30 | Infineon Technologies Ag | Silicon semiconductor wafer thinning for production of power semiconductor component, involves thinning polished wafer until semiconductor wafer with preset wafer thickness of less than specific micrometer is obtained |
US7923350B2 (en) | 2008-09-09 | 2011-04-12 | Infineon Technologies Ag | Method of manufacturing a semiconductor device including etching to etch stop regions |
US7932180B2 (en) | 2008-07-07 | 2011-04-26 | Infineon Technologies Ag | Manufacturing a semiconductor device via etching a semiconductor chip to a first layer |
US8080482B2 (en) | 2006-01-31 | 2011-12-20 | Memc Electronic Materials, Inc. | Methods for preparing a semiconductor structure for use in backside illumination applications |
US9196568B2 (en) | 2013-10-01 | 2015-11-24 | Infineon Technologies Ag | Arrangement and method for manufacturing the same |
DE102016122217B4 (en) | 2015-11-20 | 2021-10-14 | Infineon Technologies Ag | METHOD OF THINNING SUBSTRATES |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004036295A1 (en) | 2003-07-29 | 2005-03-03 | GELcore, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Valley View | Fabrication of flip-chip light emitting diode device by fabricating light emitting diode devices on epitaxial wafer, dicing the epitaxial wafer, flip chip bonding the device die to mount, and reducing thickness of growth substrate |
US7842547B2 (en) | 2003-12-24 | 2010-11-30 | Lumination Llc | Laser lift-off of sapphire from a nitride flip-chip |
US7125734B2 (en) | 2005-03-09 | 2006-10-24 | Gelcore, Llc | Increased light extraction from a nitride LED |
US9570431B1 (en) * | 2015-07-28 | 2017-02-14 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor wafer for integrated packages |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4601779A (en) * | 1985-06-24 | 1986-07-22 | International Business Machines Corporation | Method of producing a thin silicon-on-insulator layer |
EP0339912A2 (en) * | 1988-04-25 | 1989-11-02 | Xerox Corporation | Method for separating integrated circuits formed on a substrate |
US5024723A (en) * | 1990-05-07 | 1991-06-18 | Goesele Ulrich M | Method of producing a thin silicon on insulator layer by wafer bonding and chemical thinning |
US5880010A (en) * | 1994-07-12 | 1999-03-09 | Sun Microsystems, Inc. | Ultrathin electronics |
-
2000
- 2000-04-19 EP EP00108571A patent/EP1148544A1/en not_active Ceased
-
2001
- 2001-04-04 WO PCT/EP2001/003846 patent/WO2001082369A1/en active Search and Examination
- 2001-04-06 TW TW90108281A patent/TW490760B/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4601779A (en) * | 1985-06-24 | 1986-07-22 | International Business Machines Corporation | Method of producing a thin silicon-on-insulator layer |
EP0339912A2 (en) * | 1988-04-25 | 1989-11-02 | Xerox Corporation | Method for separating integrated circuits formed on a substrate |
US5024723A (en) * | 1990-05-07 | 1991-06-18 | Goesele Ulrich M | Method of producing a thin silicon on insulator layer by wafer bonding and chemical thinning |
US5880010A (en) * | 1994-07-12 | 1999-03-09 | Sun Microsystems, Inc. | Ultrathin electronics |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
FEIJOO D ET AL: "ETCH STOP BARRIERS IN SILICON PRODUCED BY ION IMPLANTATION OF ELECTRICALLY NON-ACTIVE SPECIES", JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY,US,ELECTROCHEMICAL SOCIETY. MANCHESTER, NEW HAMPSHIRE, vol. 139, no. 8, 1 August 1992 (1992-08-01), pages 2309 - 2314, XP000360681, ISSN: 0013-4651 * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006066658A2 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Austriamicrosystems Ag | Semiconductor substrate comprising a pn-junction and method for producing said substrate |
WO2006066658A3 (en) * | 2004-12-15 | 2006-10-05 | Austriamicrosystems Ag | Semiconductor substrate comprising a pn-junction and method for producing said substrate |
US8080482B2 (en) | 2006-01-31 | 2011-12-20 | Memc Electronic Materials, Inc. | Methods for preparing a semiconductor structure for use in backside illumination applications |
US8865601B2 (en) | 2006-01-31 | 2014-10-21 | Sunedison Semiconductor Limited (Uen201334164H) | Methods for preparing a semiconductor wafer with high thermal conductivity |
DE102006031407A1 (en) * | 2006-07-05 | 2007-08-30 | Infineon Technologies Ag | Silicon semiconductor wafer thinning for production of power semiconductor component, involves thinning polished wafer until semiconductor wafer with preset wafer thickness of less than specific micrometer is obtained |
US7932180B2 (en) | 2008-07-07 | 2011-04-26 | Infineon Technologies Ag | Manufacturing a semiconductor device via etching a semiconductor chip to a first layer |
DE102009030957B4 (en) | 2008-07-07 | 2019-01-10 | Infineon Technologies Ag | Method for producing a semiconductor device by means of etching of a semiconductor chip and semiconductor device |
US7923350B2 (en) | 2008-09-09 | 2011-04-12 | Infineon Technologies Ag | Method of manufacturing a semiconductor device including etching to etch stop regions |
US9196568B2 (en) | 2013-10-01 | 2015-11-24 | Infineon Technologies Ag | Arrangement and method for manufacturing the same |
DE102016122217B4 (en) | 2015-11-20 | 2021-10-14 | Infineon Technologies Ag | METHOD OF THINNING SUBSTRATES |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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